python swig 调用C/C++接口

当你觉得python慢的时候，当你的c/c++代码难以用在python上的时候，你可能会注意这篇文章。swig是一个可以把c/c++代码封装为python库的工具。（本文封装为python3的库）

文章结构

• 整体看封装
• 只使用python提供的c语言接口（Python.h）封装一个简单的c函数
• 使用swig封装一个简单的c函数
• 使用swig封装一个简单的c++类

整体看封装

c/c++实现功能 ==> c/c++封装c/c++函数 ==> 将前两者编译生成动态库 ==> python进一步封装；

手动封装c函数

我把实现和封装放在一个文件中(add.c)。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">//add.c

include <Python.h>

//定义一个C函数 int add(int a,int b){ return a+b; } //包装c函数 static PyObject* _add_add(PyObject self,PyObject args){ int a,b; PyArg_ParseTuple(args,"ii",&a,&b); //把python参数转换为c函数 return (PyObject)Py_BuildValue("i",add(a,b)); //返回python对象的指针 } //方法结构数组 static PyMethodDef _addMethods[]={ // { "add",_add_add,METH_VARARGS}, {NULL,NULL} }; //模块结构 static struct PyModuleDef _addModule={ PyModuleDef_HEAD_INIT, "_add", //模块名 "ADD", //文档 -1, _addMethods //PyMethodsDef实例 }; //初始化函数 PyMODINIT_FUNC PyInit__add(){ PyModule_Create(&_addModule); //参数为PyModuleDef } /*************************************************

• (1)定义一个C函数，如add()。
• (2)包装c函数，如_add_add()。
• (3)方法结构数组，如_addMethods[]。
• (4)模块结构，如_addModule。
• (5)初始化函数PyInit_<module_name>(),如PyInit__add(),"_add"是模块名。
• 联系：
• import ==> PyInit_<...>() ==> PyModule_Create() ==> PyModuleDef ==> PyMethodsDef ==> 包装函数 ==> c函数
• ************************************************/</pre>

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把add.c编译成动态库(_add.so)。

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">#Makefile _add.so : add.c gcc -o _add.so add.c -fPIC -shared clean : rm _add.so</pre>

_add.so已经是一个可用的python模块了，模块名为_add。

通过python进一步封装。这个库很简单，会感觉这一步行是多余的，但用swig都有这一步。

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">#add.py from _add import *</pre>

自己创建add.c、Makefile和add.py，编译生成_add.so。

swig封装c函数

首先实现功能（add.c、add.h）。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">//add.h

ifndef ADD_H #define ADD_H

int add(int,int); #endif

//------------------------------------------------------------------------ //add.c

include "add.h"

int add(int a,int b) { return a+b; } swig需要一个输入文件（add.i)。 /* add.i / %module add /模块名*/

%{

include "add.h"

%} int add(int,int); /add.h中的内容/</pre>

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又是Makefile。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">#Makefile _add.so : add.c add.h add_wrap.c gcc -shared -fPIC -o _add.so add.c add_wrap.c add_wrap.c : add.i swig -python -py3 add.i clean : rm _add.so add_wrap.c add.py</pre>

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自己创建add.c、add.h、Makefile和add.i，编译生成add.py和_add.so。swig生成add.py和add_wrap.c,gcc将add.c和add_wrap.c编译成_add.so。在add_wrap.c搜索手动封装c函数的add.c文件中的相关结构便知其实质。

swig封装c++类

用c++实现一个向量类（Vector），两个文件——vector.hpp和vector.cpp。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">//vector.hpp

ifndef VECTOR_HPP #define VECTOR_HPP

class Vector{ public: Vector(int,int); double abs(); void display(); private: int x; int y; }; #endif</pre>

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">//vector.cpp

include "vector.hpp" #include <iostream> #include <cmath>

using namespace std;

Vector::Vector(int a,int b){ x=a; y=b; } void Vector::display(){ cout << "(" << x << ',' << y << ')' << endl; } double Vector::abs(){ return sqrt(xx+yy); }</pre>

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swig输入文件（vector.i)。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">/* vector.i */ %module vector %{

include "vector.hpp"

%} class Vector{ public: Vector(int,int); double abs(); void display(); private: int x; int y; };</pre>

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还是Makefile。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">#Makefile _vector.so : vector.cpp vector.hpp vector_wrap.cxx g++ -shared -fPIC -I/usr/include/python3.4m -lpython3.4m -o _vector.so vector.cpp vector_wrap.cxx vector_wrap.cxx : vector.i swig -c++ -python -py3 vector.i clean : rm _vector.so vector_wrap.cxx vector.py</pre>

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自己创建vector.cpp、vector.hpp、Makefile和vector.i，编译生成vector.py和_vector.so。